Universidade Estadual de Ponta Grossa Setor de Ciências Agrárias e de Tecnologia Departamento de Engenharia de Materiais

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1 Universidade Estadual de Ponta Grossa Setor de Ciências Agrárias e de Tecnologia Departamento de Engenharia de Materiais - Mecânica dos Fluidos Transferência de Calor e Massa - (Código: 2035, Carga horária: 136 horas) I) Objetivos gerais: O aluno deverá ser capaz de: - interpretar e equacionar problemas relacionados ao escoamento de fluidos e á transferência de calor por condução e convecção. II) Objetivos específicos: - Determinar esforços em meios estáticos - Estudar o escoamento de fluidos compressíveis e incompressíveis - Entender e aplicar o conceito de volume de controle - Entender o fenômeno de transferência de calor - Resolver problemas de transferência de calor por condução uni- e bidimensionais, em regime permanente e transiente. - Resolver problemas de transferência de calor por convecção unidimensional, em regime permanente. - Entender o fenômeno de transporte de matéria por difusão - resolver problemas de transferência de massa por difusâo III) Programa de Disciplina: Assunto Número de aulas 1ª SEMESTRE Capítulo I: CONCEITOS FUNDAMENTAIS 1.1 Definição, equações básicas, medidas e unidades Campo de velocidade, campo de tensões Viscosidade 1.4 Classificação dos fluidos Exercícios 02 Subtotal 12 Capítulo II: ESTÁTICA DOS FLUIDOS 2.1 Equações básicas 03

2 2.2 manômetros Empuxo Componentes de força em superfícies planas e curvas 02 submersas 2.5 Exercícios Subtotal 14 Capítulo III: EQUAÇÕES BÁSICAS DA MECÂNICA DOS FLUIDOS 3.1 Equações de conservação de massa 3.2 Equação da quantidade de movimento 3.3 Momento da quantidade de movimento 3.4 Exercícios + 1ª prova 06 Subtotal 22 Capítulo IV: MOVIMENTO DOS FLUIDOS Movimento de um elemento de fluido: aceleração, rotação e deformação 4.2 Equação de Euler e equação de Bernoulli 4.3 Equação da quantidade de movimento; equação de Navier- Stokes 4.4 Exercícios + 2ª prova 06 Subtotal 20 2ª SEMESTRE Capítulo VI: CONCEITOS BÁSICOS NA TRANSFERENCIA DE CALOR Noções preliminares (propriedades térmicas) Diferenciação entre os fenômenos de transferência de calor Equações básicas da condução, convecção e radiação Exercícios 02 Subtotal 10 Capítulo VII: TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO Conceitos básicos: aplicações da lei de Fourier Equação da difusão do calor para superfícies planas, 05 cilíndricas e esféricas sem e com geração interna de calor Superfícies estendidas Transferência de calor bidimensional Transferência de calor em regime transiente 7.6 Exercícios + 3ª Prova 08 Subtotal 28 Capítulo VIII: TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECÇÃO Camadas limites de convecção Escoamento laminar e turbulento

3 Equações de transferência de calor por convecção Parâmetros adimensionais Exercícios Subtotal 14 Capítulo IX: TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR RADIAÇÃO Lei de Stefan Boltzmann 9.2 4ª Prova 02 Subtotal Capítulo X: TRANSFERÊNCIA DE MASSA POR DIFUSÃO Equações de taxas Lei de Fick Conservação das espécies químicas Difusão de massa sem e com reação química 10.5 Exercícios + 5ª prova Subtotal 12 Total Geral 136 IV) Metodologia de Ensino: Aulas expositivas usando quadro e giz, transparências em retro-projetor, ou quaisquer outros recursos audiovisuais, com demonstrações experimentais em laboratório, lista de exercícios, trabalhos de desafio, provas, etc. Procurando promover na turma o contínuo estímulo ao aprendizado através de perguntas, avaliações e premiações com pontos, comentários em salas de aula, discussão das listas de exercícios, etc, visando alcançar o máximo rendimento no aprendizado dos alunos. V) Critérios e objetivos das avaliações: Avaliações Uma lista de exercício para cada tópico Uma provinha para cada lista de exercícios, contendo apenas uma questão sorteada da lista por ocasião da aplicação da provinha. Uma prova ao final de cada tópico do curso Análise da inclinação das notas para cada semestre, com acréscimo na média semestral ou anual, proporcional a Objetivos As listas de exercícios visam levar o aluno aplicar o conteúdo aprendido em aula em situações práticas. As provinhas visam sondar a participação dos alunos na solução das lista exercícios fornecendo ao professor apoio para a nota final no complemento dos décimos para arredondamento (eliminação de resíduos de nota) da mesma. As provas aplicadas a cada tópico visam avaliar e acompanhar o rendimento do aluno. A análise da inclinação das notas visa estimular o aluno a manter ou melhorar o seu rendimento e aprendizado durante o

4 inclinação. Porém sem demérito por declinação. Uma prova, de caráter substitutiva, poderá ser aplicada no final de cada semestre. Avaliação conceitual do final do ano proporcional à freqüência e provinhas Trabalhos ou questões desafio para recuperação de conteúdos perdidos. transcorrer do curso. Esta prova deverá possui um caráter de exame geral do aprendizado do conteúdo ministrado durante o mesmo. Avaliação conceitual do final do ano visa premiar o aluno no final do curso de forma proporcional a sua participação no mesmo, juntando os critérios de execução das listas de exercícios e de freqüência as aulas. Esta avaliação possuirá um grau de dificuldade maior do que as avaliações normais e será aplicada aos alunos que precisarem substituir alguma das avaliações acima com motivo justificado. Durante o transcorrer do curso será observado o interesse do aluno na participação às aulas, com perguntas de interesse que demonstrem a sua preocupação com o conteúdo e com o seu aprendizado do mesmo. A média do semestre será calculada da seguinte forma: Média do semestre = [Prova tópico (1) + Prova tópico (2) +... Prova tópico (n)]/n A análise da inclinação das notas, para cada semestre, será calculado com base na seguinte fórmula: Análise da inclinação das notas para cada semestre = [Prova(x) - Prova (x-1)]/10 A avaliação conceitual anual proporcional à freqüência, provinhas e a análise da inclinação, segundo a fórmula abaixo: Avaliação conceitual do final do ano = (%freqüência + 0,1*médias provinhas + análise da inclinação)/ 3 A média final do ano será calculada pela seguinte fórmula Media final = (60% médias das provas + 30%média das listas) + 10% do total referente a Avaliação conceitual do final do ano VI) Bibliografia: - Fox, R. W., McDonald, A. T., Introdução á Mecânica dos Fluidos, Editora Guanabara Koogan, 4ª Edição. - Irwin Shames, Mecânica dos Fluidos, vol I, Editora Edgard Blücher

5 - Incropera, P. I., DeWitt, D. P. Fundamentos da Transferência de Calor e Mmassa, Editora LTC, 4ª Edição, 1998.